V5 관성 센서 사용

설명

VEX V5 관성 센서 3축(X, Y, Z) 가속도계와 3축 자이로스코프의 조합입니다. 가속도계는 모든 방향의 동작 변화(가속도)를 감지하고 자이로스코프는 전자적으로 기준 위치를 유지하므로 이 기준에 대해 모든 방향에서 위치의 회전 변화를 측정할 수 있습니다.

하나의 센서에 이 두 장치를 결합하면 효과적이고 정확한 탐색이 가능하고 로봇 동작의 모든 변화를 제어할 수 있습니다. 동작 변화를 감지하면 로봇이 운전 중이거나 장애물을 기어오르는 동안 넘어질 가능성을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 센서의 하우징에는 단일 장착 구멍이 있어 로봇 구조에 쉽게 장착할 수 있습니다. 또한 센서의 기준점을 표시하는 장착 구멍 앞에 작은 홈이 있습니다. 하우징 바닥에는 구조용 금속 조각의 사각형 구멍에 삽입할 수 있는 크기의 둥근 보스가 있습니다. 이렇게 하면 센서가 부착 지점에 고정된 상태로 유지됩니다. 센서 하우징 뒷면에는 V5 스마트 포트가 있습니다.

센서의 기준점	하우징 바닥의 둥근 보스

관성 센서의 축 방향을 나타내는 장착 구멍 옆 하우징에 다이어그램이 있습니다.

관성 센서가 V5 Brain과 함께 작동하려면 센서의 V5 스마트 포트와 V5 Brain의 스마트 포트를 V5 스마트 케이블로 연결해야 합니다. 관성 센서는 뇌의 21개 스마트 포트 중 하나와 작동합니다. V5 Smart Cable을 포트에 연결할 때 케이블 커넥터가 포트에 완전히 삽입되었는지, 커넥터의 잠금 탭이 완전히 맞물렸는지 확인하세요.

V5 내부 센서	관성 센서 스마트 포트	V5 브레인 스마트 포트

관성 센서의 작동 방식

이 센서의 가속도계 부분과 자이로스코프 부분은 모두 V5 Brain에 스마트 신호 피드백을 생성합니다.

가속도계: 가속도계는 센서가 X축, Y축 및/또는 Z축을 따라 동작을 변경(가속)하는 속도를 측정합니다. 이 축은 관성 센서의 방향에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 하나의 방향은 로봇의 X축을 전진 및 후진 모션으로, Y축을 좌우 모션으로, Z축을 위아래 모션(예: 로봇이 스스로 들어올려지는 동작)으로 가질 수 있습니다. 서스펜션 폴의 필드).

가속도계는 내부 전자 장치가 관성의 변화를 감지하면 동작의 변화를 측정하고 이로 인해 판독값이 변경됩니다. 동작 변화가 빠를수록 판독값이 더 많이 변경됩니다. 참고: 축을 따른 동작 방향에 따라 더 큰 양수 값 또는 더 큰 음수 값이 될 수 있습니다.

가속도는 g(중력 가속도의 단위)로 측정됩니다. 관성 센서의 가속도계 부분의 최대 측정 한계는 최대 4g입니다. 이는 대부분의 로봇 동작을 측정하고 제어하는 ​​데 충분합니다.

자이로스코프: 자이로스코프는 3축을 따라 직선 운동을 측정하는 대신 3축을 중심으로 회전 운동을 측정합니다. 센서는 내부 전자 장치가 고정 기준점을 생성할 때 이 회전을 측정합니다. 센서가 이 기준점에서 멀어지면 출력 신호가 변경됩니다.

자이로스코프가 기준점(보정)을 설정하는 데는 짧은 시간이 걸립니다. 이를 일반적으로 초기화 또는 시작 시간이라고 합니다. (참고: 교정 시간으로 2초를 사용하거나 대회 템플릿의 사전 자동 부분 내에서 센서 교정을 시작하는 것이 좋습니다. VEXcode V5/VEXcode Pro V5 드라이브트레인 기능 내에서 센서를 사용하는 경우 보정이 기능 내에 포함됩니다.)

전자 자이로스코프에도 최대 회전 속도가 있습니다. 즉, 센서가 측정하는 물체가 자이로스코프가 회전을 측정할 수 있는 것보다 빠르게 회전하는 경우 센서는 잘못된 판독값을 반환합니다. 관성 센서의 최대 회전 속도는 최대 1000도/초입니다. 다시 한번 말하지만, 이는 극단적인 로봇 행동을 제외한 모든 것을 측정하고 제어하는 ​​데 충분합니다.

관성 센서에 라벨이 붙은 축	3축	3개의 회전축

관성 센서는 VEXcode V5또는 VEXcode Pro V5와 같은 프로그래밍 언어와 쌍을 이루어 V5 Brain용 사용자 프로그램을 생성하여 센서의 판독값을 활용하여 로봇의 동작을 제어해야 합니다.

사용자 프로그램과 함께 V5 Brain을 사용하면 관성 센서 판독값을 방향, 회전량, 회전 속도, 방향 및 가속도를 포함한 다양한 측정값으로 변환할 수 있습니다.

관성 센서 배치

관성 센서의 배치는 정확한 판독을 위해 매우 중요합니다. 앞서 언급한 것처럼 로봇의 동작 변화가 발생하는 축을 따라 관성 센서를 정렬하는 것이 중요합니다. 이 정렬은 센서가 로봇의 공간 방향을 기준으로 측정을 생성하는 방법을 결정합니다. 이러한 측정을 통해 사용자 프로그램은 로봇의 동작을 변경할 수 있습니다.

관성 센서가 로봇의 외부 구성 요소에 배치되는 고립된 경우가 있을 수 있지만 대부분의 응용 분야에서 센서는 드라이브트레인의 섀시에 배치됩니다.

관성 센서는 회전 측정값이 동일하도록 교정할 때 항상 방향을 조정합니다. 이를 통해 센서를 6가지 가능한 장착 위치 중 하나에 배치할 수 있습니다.

관성 센서를 위한 6가지 장착 위치 가능

관성 센서 값 읽기: 관성 센서가 반환하는 값을 확인하려면 V5 Brain의 장치 정보 화면을 사용하는 것이 도움이 됩니다. 이는 다음과 같은 방법으로 뇌에 연결된 센서를 사용하여 수행할 수 있습니다.

관성 센서를 앞뒤, 좌우, 위아래로 움직이고 다양한 방향으로 회전합니다. 그러면 화면의 값이 변경되고 3D 큐브가 회전해야 합니다.

관성 센서의 일반적인 용도:

관성 센서는 로봇의 동작을 변경하는 데 사용할 수 있는 여러 측정값을 생성할 수 있습니다. 이들 중 일부는 다음과 같습니다:

방향: 관성 센서를 사용하여 로봇을 방향으로 이동할 때 센서가 교정될 때 설정된 지점을 기준으로 고정된 방향으로 이동합니다. 즉, 로봇이 시작 위치에서 90^o 방향으로 설정되어 있으면 로봇의 현재 방향이 45^o 이든 120^o방향이든 관계없이 회전합니다. 90^o방향에 도달합니다.

회전량: 방향 값과 달리 회전량은 로봇이 현재 방향에서 일정량만큼 회전하도록 합니다. 이 경우 로봇이 90^도 회전한 다음 다시 90도^도 회전하면 시작 위치에서 180^도 에 있게 됩니다.

회전율: 회전율은 로봇이 회전하는 속도입니다. 로봇이 방향을 바꾸거나 일정량만큼 회전하든 구동 휠이 회전하는 속도에 따라 로봇이 회전하는 속도가 결정됩니다. 이를 측정하는 데 사용되는 단위 중 일부는 초당 각도(dps)와 분당 회전수(rpm)입니다.

가속도: 앞서 언급한 것처럼 관성 센서는 가속도, 즉 로봇이 축을 따라 동작을 변경하는 속도를 측정할 수 있습니다. 흥미롭게도 로봇이 정지해 있는 동안 좌우 및 전후 가속도는 0g이지만, 지구의 중력이 로봇에 1g의 힘을 가하고 있기 때문에 로봇의 상하 가속도는 1g으로 표시됩니다.

진자: 흥미로운 교실 활동은 관성 센서를 긴 구조용 금속 조각에 장착한 다음 다른 쪽 끝을 샤프트 또는 어깨 나사로 고정 타워에 부착하여 진자처럼 아래로 흔들리는 것입니다. 다음으로 V5 ​​두뇌/제어 시스템과 센서 사이에 긴 스마트 케이블을 연결합니다. V5 Brain을 프로그래밍하여 센서의 가속도 값을 Brain의 컬러 터치 스크린에 인쇄하세요. 학생들에게 진자 끝에 있는 관성 센서를 흔들면 센서 값이 어떻게 변경되는지 살펴보게 하십시오.

경쟁 로봇의 관성 센서 사용:

관성 센서는 경쟁 로봇에 큰 경쟁 우위를 제공할 것입니다. 이러한 용도 중 일부는 다음과 같습니다.

탐색: 로봇이 회전할 방향이나 회전량을 설정하는 것 외에도 관성 센서 판독값을 사용하여 로봇이 주어진 방향을 따라 직선으로 이동하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 이는 경기의 자율 부분이나 프로그래밍 기술 실행 중에 특히 유용합니다. 또한 일부 고차 수학을 사용하여 가속도 값을 사용하여 로봇의 위치 변화를 결정할 수 있는 함수를 작성하는 것이 가능합니다.

안정성: 아마도 가장 낙담스러운 일 중 하나는 로봇이 넘어진 후 경기장에 펼쳐져 있는 모습을 보는 것일 것입니다. 관성 센서는 작업자가 제어하는 ​​기간과 자율 기간 모두에서 로봇이 기울어지기 시작하는지 감지하는 데 사용할 수 있으며 사용자 프로그램은 로봇이 자동 교정 조치를 취하도록 할 수 있습니다. 이는 로봇이 완전히 확장된 상태로 주행하거나 로봇이 장애물을 오르려고 시도하는 동안 발생할 수 있습니다.

VEX V5 관성 센서가 어떤 용도로 사용되든 팀에게 환영받는 추가 기능이 될 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다. 센서 값의 기능은 사용자의 상상력에 열려 있습니다.

V5 관성 센서는 VEX 웹사이트에서 구할 수 있습니다.